非晶变质处理对超高碳钢组织结构及力学性能的影响

摘要

超高碳钢作为一类含碳量在1.0-2.1wt.％之间的铁基合金材料，在常规铸造凝固状态下组织中极易存在粗大的网状碳化物，导致塑、韧性很差，致使其的应用受到限制。本文针对成分为Fe-1.81C-0.32Si-1.52Cr-0.40Al-0.62Mn的超高碳钢，采用热力学结构状态完全不同的晶态与非晶态稀土-硅铁-钠/钾变质剂对其进行变质处理，借助研究不同变质处理条件下实验用钢的显微组织形态与力学性能的特征，探究非晶变质处理对超高碳钢碳化物析出形态的影响规律。实验结果发现：相比于直接凝固处理，实验用钢经晶态稀土-硅铁-钠/钾变质处理，骨骼状凝固组织形态得以抑制,但仍然存在碳化物的网状析出。相比之下，经同成分非晶稀土-硅铁-钠/钾变质处理，实验用钢凝固组织中碳化物以细小的颗粒状形态出现，网状析出现象得到有效克服，且变质剂的加入量为0.2wt.%时，颗粒状碳化物的形貌以及均匀分布的状态均较佳，对应材料的抗拉强度与冲击韧性值分别达到具有较高工程应用价值的1182MPa和11 J/cm2。值得注意的是，虽然本文所设计实验用钢的含碳量已经超出一般超高碳钢碳含量的上限，但经历非晶稀土-硅铁-钠/钾变质处理，碳化物的析出形态仍能得到有效改善。通过比较分析实验用钢凝固试棒的横、纵向显微组织结构发现，非晶稀土-硅铁-钠/钾变质处理改善碳化物析出形态的整体效果优于同成分晶态变质剂的变质处理。

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前言

第一章 绪论

1.1超高碳钢的研究进展

1.2 变质处理及机理

1.3选题依据和意义

1.4 研究目的与研究内容

第二章 实验材料的制备与实验方法

2.1 实验路线

2.2 实验材料设计

2.3 实验用钢的熔炼与制备

2.4 组织结构分析

2.5 热分析测试

2.6 力学性能测试

第三章 RE-Si-Fe-Na/K变质处理对超高碳钢铸态显微组织的影响

3.1晶态RE-Si-Fe-Na/K变质处理

3.2非晶态RE-Si-Fe-Na/K变质处理

本章小结

第四章 RE-Si-Fe-Na/K变质处理对超高碳钢力学性能的影响

4.1晶态变质处理试样的力学性能

4.2非晶变质处理试样的力学性能

本章小结

结论

参考文献

发表论文和科研情况说明

致谢